(11月合輯)福建省福鼎市第二中學高三物理一輪復習 第4節(jié) 能源與可持續(xù)發(fā)展課件

1、第第4 4節(jié)節(jié) 能源與可持續(xù)發(fā)展能源與可持續(xù)發(fā)展山東海陽核電站山東海陽核電站福鼎二中 潘家迎1 1、知道能量轉化和轉移的方向性，認識提高效率的重、知道能量轉化和轉移的方向性，認識提高效率的重要性要性2 2、了解能源與人類生存和社會發(fā)展的關系，知道可持、了解能源與人類生存和社會發(fā)展的關系，知道可持續(xù)發(fā)展的重要意義續(xù)發(fā)展的重要意義寒冷的冬天，我們用電或煤取暖寒冷的冬天，我們用電或煤取暖 既然能量是守恒的，不能被創(chuàng)造或消滅，既然能量是守恒的，不能被創(chuàng)造或消滅，只能從一個物體轉移到另一個物體，或者從一只能從一個物體轉移到另一個物體，或者從一種形式轉化為另一種形式，為什么我們還要提種形式轉化為另一種形式

2、，為什么我們還要提倡節(jié)約能源呢？倡節(jié)約能源呢？可以看出，由于取暖可以看出，由于取暖和使用電器，室內(nèi)溫和使用電器，室內(nèi)溫度比室外高。熱量散度比室外高。熱量散失到室外后，是不能失到室外后，是不能被回收并重新利用的。被回收并重新利用的。一座房屋的紅外線照片一座房屋的紅外線照片手握冰塊，內(nèi)能從手轉移到冰塊手握冰塊，內(nèi)能從手轉移到冰塊運行中的汽車，發(fā)動機溫度會升高，運行中的汽車，發(fā)動機溫度會升高，要有專門的冷卻系統(tǒng)給發(fā)動機降溫要有專門的冷卻系統(tǒng)給發(fā)動機降溫 燃料燃燒時，一旦把自己的熱量釋放出去，它燃料燃燒時，一旦把自己的熱量釋放出去，它就不會再次自動聚集起來供人類重新利用，電池中的就不會再次自動聚集起來

3、供人類重新利用，電池中的化學能轉化為電能，它又通過燈泡轉化成內(nèi)能和光能，化學能轉化為電能，它又通過燈泡轉化成內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質(zhì)吸收后變?yōu)橹車h(huán)境的內(nèi)能，我們熱和光被其他物質(zhì)吸收后變?yōu)橹車h(huán)境的內(nèi)能，我們無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用這種現(xiàn)象叫做無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用這種現(xiàn)象叫做 能量的耗散從能量轉化的角度反映出自然界能量的耗散從能量轉化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性。中宏觀過程的方向性。 正是因為能量轉化的方向性，能量的利用受正是因為能量轉化的方向性，能量的利用受這種方向性的制約，所以能量的利用是有條件的，這種方向性的制約，所以能量的利用是有條件的，也是有代價的不可能把

4、內(nèi)能全部轉化為機械能也是有代價的不可能把內(nèi)能全部轉化為機械能而不引起其他的變化。而不引起其他的變化。 燃料的化學能一燃料的化學能一部分轉化為食物的內(nèi)能，部分轉化為食物的內(nèi)能，最終都轉化為周圍環(huán)境最終都轉化為周圍環(huán)境的內(nèi)能而散失，不能被的內(nèi)能而散失，不能被我們再利用。我們再利用。能量耗散與能量守恒是否矛盾，該怎樣理解能量耗散與能量守恒是否矛盾，該怎樣理解? ? 能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的過程中，即在能量的轉化過程中，能量在數(shù)量能源利用的過程中，即在能量的轉化過程中，能量在數(shù)量上并沒有減少但是可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用上

5、并沒有減少但是可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用變?yōu)椴槐阌诶昧?。這是節(jié)約能源的根本原因變?yōu)椴槐阌诶昧恕＿@是節(jié)約能源的根本原因 這說明能量的耗散從能量轉化的角度反映出自然這說明能量的耗散從能量轉化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性界中宏觀過程的方向性 一、能量轉化和轉移的方向性一、能量轉化和轉移的方向性1 1、內(nèi)能總是自動地從高溫物體向低溫物體轉移。、內(nèi)能總是自動地從高溫物體向低溫物體轉移。2 2、機械能可以完全轉化為內(nèi)能，而內(nèi)能不可能自、機械能可以完全轉化為內(nèi)能，而內(nèi)能不可能自動地、并不引起任何變化地完全變?yōu)闄C械能。動地、并不引起任何變化地完全變?yōu)闄C械能。3 3、自然界實際進行的與熱現(xiàn)象有

6、關的一切宏觀過、自然界實際進行的與熱現(xiàn)象有關的一切宏觀過程都是有方向性不可逆的過程。程都是有方向性不可逆的過程。4 4、能量的轉化效率、能量的轉化效率 為了衡量機器能將多少輸入能量轉化為有用的能為了衡量機器能將多少輸入能量轉化為有用的能量，提出了量，提出了“能量轉化效率能量轉化效率”，它是轉化為有用功的能，它是轉化為有用功的能量跟輸入能量的比值。量跟輸入能量的比值。 轉化效率轉化效率= = 100%100%有用能量輸入能量機械能可以全部轉化為機械能可以全部轉化為內(nèi)能，而內(nèi)能不可全部內(nèi)能，而內(nèi)能不可全部轉化為機械能而不引起轉化為機械能而不引起其他變化，熱機的效率其他變化，熱機的效率不可能不可能1

7、001000 0/ /0 0例如：一輛行駛的小轎車，燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能有例如：一輛行駛的小轎車，燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能有37370 0/ /0 0通過通過發(fā)動機散熱系統(tǒng)排除，發(fā)動機散熱系統(tǒng)排除，37370 0/ /0 0直接由排氣管排出，有直接由排氣管排出，有26260 0/ /0 0變變?yōu)榘l(fā)動機輸出的機械能為發(fā)動機輸出的機械能, ,真正用于做有用功的能量竟然不到真正用于做有用功的能量竟然不到輸入能量的輸入能量的1313蒸汽機的效率非蒸汽機的效率非常低，僅有常低，僅有3 3二、能源開發(fā)與可持續(xù)發(fā)展二、能源開發(fā)與可持續(xù)發(fā)展化石燃料的開發(fā)和利用化石燃料的開發(fā)和利用火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠海上石油平臺海上石

8、油平臺濃煙滾滾的工廠濃煙滾滾的工廠酸雨毀壞的森林酸雨毀壞的森林 能源的大能源的大量消耗，嚴重破量消耗，嚴重破壞了我們賴以生壞了我們賴以生存的環(huán)境存的環(huán)境 為了推動全社會節(jié)約能源，提高能源利用效率，保護為了推動全社會節(jié)約能源，提高能源利用效率，保護和改善環(huán)境，促進經(jīng)濟社會全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，制定本和改善環(huán)境，促進經(jīng)濟社會全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，制定本法。法。 中華人民共和國節(jié)約能源法中華人民共和國節(jié)約能源法 可持續(xù)發(fā)展要求把發(fā)展多元結構的能源系統(tǒng)作為今可持續(xù)發(fā)展要求把發(fā)展多元結構的能源系統(tǒng)作為今后世界能源發(fā)展的戰(zhàn)略，也就是要注意開發(fā)多種能源資后世界能源發(fā)展的戰(zhàn)略，也就是要注意開發(fā)多種能源資源，減少對

9、礦產(chǎn)能源的依賴，優(yōu)先開發(fā)太陽能、風能、源，減少對礦產(chǎn)能源的依賴，優(yōu)先開發(fā)太陽能、風能、地熱能、海洋能、生物質(zhì)能等能源。地熱能、海洋能、生物質(zhì)能等能源。新能源的的開發(fā)和利用新能源的的開發(fā)和利用地熱發(fā)電站地熱發(fā)電站水力發(fā)電站水力發(fā)電站太陽能發(fā)電站太陽能發(fā)電站大亞灣核電站大亞灣核電站風風 力力 發(fā)發(fā) 電電 站站生物質(zhì)能是可再生生物質(zhì)能是可再生能源，是太陽能以能源，是太陽能以化學能的形式存儲化學能的形式存儲在生物質(zhì)中的能量。在生物質(zhì)中的能量。例例1 1、下列對能的轉化和守恒定律的認識正確的是、下列對能的轉化和守恒定律的認識正確的是 （ ）A A某種形式的能減少某種形式的能減少, ,一定存在其他形式的能

10、增加一定存在其他形式的能增加B B某個物體的能減少某個物體的能減少, ,必然有其他物體的能增加、必然有其他物體的能增加、C C不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器永不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器永遠不可能制成遠不可能制成D D石子從空中落下石子從空中落下, ,最后停止在地面上最后停止在地面上, ,說明機械能說明機械能消失了消失了ABCABC例例2 2、在能源的利用過程中，即在能量、在能源的利用過程中，即在能量_的過程中，的過程中，能量在數(shù)值上并未能量在數(shù)值上并未_，但在可利用的品質(zhì)上降低了，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變?yōu)閺谋阌诶玫淖優(yōu)開的了的了. .這是能源危機更深

11、這是能源危機更深層次的含意，也是層次的含意，也是“自然界的能量雖然守恒，但還是要自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源節(jié)約能源”的根本原因的根本原因. . 轉轉 化化減少減少不便于利用不便于利用1 1在一間隔熱很好的密閉房間中，把正在工作的電冰箱在一間隔熱很好的密閉房間中，把正在工作的電冰箱門打開，室內(nèi)空氣溫度將門打開，室內(nèi)空氣溫度將 ( )( )A A升高升高 B B不變不變C C降低降低 D D不可能升高不可能升高A A解析：解析：設運動員克服重力做功的功率為設運動員克服重力做功的功率為P P1 1，則則P P1 1= mgh/t= mgh/t1 1 (t (t1 1=1 h)=1 h)，

12、則人體消耗化學能的功率則人體消耗化學能的功率P P2 2= P= P1 1/ (/ (為轉化效率為轉化效率).).因因此此P P2 2=mgh/t=mgh/t1 1 ，運動員在，運動員在5 h5 h內(nèi)共消耗的化學能內(nèi)共消耗的化學能E=PE=P2 2t t2 2=6=610106 6 J. J.2 2、人身體在最佳狀態(tài)下，只能把人體化學能的、人身體在最佳狀態(tài)下，只能把人體化學能的2525轉化轉化為有用的機械能為有用的機械能. .假如一位質(zhì)量為假如一位質(zhì)量為60 kg60 kg的登山運動員恰好的登山運動員恰好具有這樣的轉化效率，若他平均每小時登高具有這樣的轉化效率，若他平均每小時登高500 m50

13、0 m，那么，那么，他在他在5 h5 h內(nèi)共消耗的化學能為多少？內(nèi)共消耗的化學能為多少？(g(g取取10 m/s10 m/s2 2) )1tmgh1tmgh3 3、一個多世紀以來，人類能源消耗急劇增長，如圖所示、一個多世紀以來，人類能源消耗急劇增長，如圖所示. .(1)(1)看圖后，說說你最擔心的問題；看圖后，說說你最擔心的問題；(2)(2)要解決你最擔心的問題，一方面要解決你最擔心的問題，一方面談談在日常生活中你應該怎么做談談在日常生活中你應該怎么做( (至少說出兩點至少說出兩點) )，另一方面談談你有，另一方面談談你有什么設想什么設想( (談一點即可談一點即可).).解析：解析：(1)(1

14、)只要說出關于能源危機或環(huán)境保護方面只要說出關于能源危機或環(huán)境保護方面的問題即可的問題即可(2)(2)日常生活中只要說出節(jié)約能源日常生活中只要說出節(jié)約能源( (如電能、水能、如電能、水能、天然氣、煤、柴天然氣、煤、柴) )，說出開發(fā)新能源、提高燃，說出開發(fā)新能源、提高燃料的利用率、提高各種耗能設備效率等方面的想法料的利用率、提高各種耗能設備效率等方面的想法即可即可( (如：集中供熱；進一步開發(fā)水能、風能、核如：集中供熱；進一步開發(fā)水能、風能、核能、太陽能；利用鍋爐的余熱；將化學能直接轉化能、太陽能；利用鍋爐的余熱；將化學能直接轉化為電能，減少能量在多次轉化中的損失為電能，減少能量在多次轉化中的損失).).1 1、內(nèi)能總是自動地從高溫物體向低溫物體轉移。、內(nèi)能總是自動地從高溫物體向低溫物體轉移。2 2、自然界實際進行的與熱現(xiàn)象有關的一切宏觀過程都、自然